[go: up one dir, main page]

RU2452786C1 - Wear resistant cast iron - Google Patents

Wear resistant cast iron Download PDF

Info

Publication number
RU2452786C1
RU2452786C1 RU2011117224/02A RU2011117224A RU2452786C1 RU 2452786 C1 RU2452786 C1 RU 2452786C1 RU 2011117224/02 A RU2011117224/02 A RU 2011117224/02A RU 2011117224 A RU2011117224 A RU 2011117224A RU 2452786 C1 RU2452786 C1 RU 2452786C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
wear
iron
chromium
resistant cast
Prior art date
Application number
RU2011117224/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Анатольевич Алов (RU)
Виктор Анатольевич Алов
Михаил Иванович Карпенко (BY)
Михаил Иванович Карпенко
Олег Модестович Епархин (RU)
Олег Модестович Епархин
Александр Николаевич Попков (RU)
Александр Николаевич Попков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ)
Priority to RU2011117224/02A priority Critical patent/RU2452786C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2452786C1 publication Critical patent/RU2452786C1/en

Links

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed composition contains the following substances, in wt %: carbon 2.3-3.2; silicon 0.5-0.9; manganese 0.5-1.5; nickel 0.1-0.5; vanadium 0.3-1.1; titanium 0.1-0.5; chromium 0.8-3.5; cobalt 0.02-0.3; phosphorus 0.05-0.3; boron 0.10-0.2; sulfur 0.002-0.02; magnesium 0.01-0.03; aluminium 0.02-0.18; cerium 0.01-0.04; iron making the rest.
EFFECT: higher strength and durability, fatigue resistance and wear resistance.
2 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к получению легированных износостойких чугунов, работающих в условиях коррозионно-механического и ударно-абразивного изнашивания.The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to the production of alloyed wear-resistant cast irons operating under conditions of corrosion-mechanical and impact-abrasive wear.

Известен низколегированный чугун (а.с. СССР №1627580, МПК C22C 37/10, 1991) следующего химического состава, мас.%:Known low-alloyed cast iron (USSR AS No. 1627580, IPC C22C 37/10, 1991) of the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 17,5-3,117.5-3.1 КремнийSilicon 0,8-1,10.8-1.1 МарганецManganese 0,7-1,30.7-1.3 ХромChromium 13,5-17,513.5-17.5 НикельNickel 0,3-1,00.3-1.0 МолибденMolybdenum 1,3-2,61.3-2.6 ЦирконийZirconium 0,09-0,60.09-0.6 КобальтCobalt 0,08-0,280.08-0.28 КальцийCalcium 0,02-0,050.02-0.05 ТеллурTellurium 0,002-0,030.002-0.03 Железо Iron ОстальноеRest

Известный чугун имеет низкую динамическую прочность, плохо сопротивляется ударным нагрузкам и склонен к трещинообразованию.Known cast iron has a low dynamic strength, poorly resists shock loads and is prone to cracking.

Известен также легированный износостойкий чугун марки ЧЮХШ ГОСТ 7769-82. Этот чугун обладает недостаточными характеристиками прочности, коррозийной стойкости и износостойкости, что снижает его эксплуатационную стойкость в условиях коррозийно-механического и ударно-абразивного изнашивания.Also known is alloyed wear-resistant cast iron grade CHYuShSh GOST 7769-82. This cast iron has insufficient characteristics of strength, corrosion resistance and wear resistance, which reduces its operational resistance in conditions of corrosion-mechanical and impact-abrasive wear.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является износостойкий чугун (патент BY №11609, C22C 37/00, 2009, прототип), содержащий, мас.%:The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is wear-resistant cast iron (patent BY No. 11609, C22C 37/00, 2009, prototype), containing, wt.%:

УглеродCarbon 2,3-3,22,3-3,2 КремнийSilicon 0,5-0,90.5-0.9 МарганецManganese 0,5-1,50.5-1.5 НикельNickel 0,1-0,50.1-0.5 ВанадийVanadium 0,3-1,10.3-1.1 ТитанTitanium 0,1-0,50.1-0.5 ХромChromium 0,06-0,50.06-0.5 КобальтCobalt 0,02-0,30.02-0.3 ФосфорPhosphorus 0,05-0,300.05-0.30 БорBoron 0,02-0,200.02-0.20 СераSulfur 0,002-0,020.002-0.02 МагнийMagnesium 0,01-0,020.01-0.02 ЖелезоIron ОстальноеRest

Данный чугун обладает следующими механическими и эксплуатационными свойствами:This cast iron has the following mechanical and operational properties:

Временное сопротивление разрыву, МПаTemporary tear resistance, MPa 331-375331-375 Твердость, НВHardness, HB 290-328290-328 Стрела прогиба, ммDeflection arrow, mm 6,5-7,86.5-7.8 Ударная вязкость, Дж/см2 Impact strength, J / cm 2 22-2822-28 Износостойкость, мг/м2·чWear resistance, mg / m 2 · h 30-4530-45 Предел коррозийной усталости, МПаThe limit of corrosion fatigue, MPa 351-386351-386 Прокаливаемость, ммHardenability, mm 45-6045-60

Склонность к трещинообразованию (общаяCracking tendency (general

длина трещин в пробе), ммcrack length in the sample), mm 2,4-3,02.4-3.0

Недостаточные характеристики прочности, предела коррозионной усталости и износостойкости снижают эксплуатационную стойкость в условиях коррозионно-механического и ударно-абразивного изнашивания.Insufficient characteristics of strength, the limit of corrosion fatigue and wear resistance reduce operational resistance in conditions of corrosion-mechanical and impact-abrasive wear.

Задачей данного технического решения является повышение прочности, предела коррозионной усталости и износостойкости чугуна.The objective of this technical solution is to increase the strength, the limit of corrosion fatigue and wear resistance of cast iron.

Поставленная задача решается тем, что износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, ванадий, титан, хром, кобальт, фосфор, бор, серу, магний и железо, дополнительно содержит алюминий и церий при следующем содержании компонентов, мас.%:The problem is solved in that the wear-resistant cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, phosphorus, boron, sulfur, magnesium and iron, additionally contains aluminum and cerium with the following content of components, wt.%:

УглеродCarbon 2,3-3,22,3-3,2 КремнийSilicon 0,5-0,90.5-0.9 МарганецManganese 0,5-1,50.5-1.5 НикельNickel 0,1-0,50.1-0.5 ВанадийVanadium 0,3-1,10.3-1.1 ТитанTitanium 0,1-0,50.1-0.5 ХромChromium 0,8-3,50.8-3.5 КобальтCobalt 0,02-0,30.02-0.3 ФосфорPhosphorus 0, 05-0,30, 05-0.3 БорBoron 0,10-0,20.10-0.2 СераSulfur 0,002-0,020.002-0.02 МагнийMagnesium 0,01-0,030.01-0.03 АлюминийAluminum 0,02-0,180.02-0.18 ЦерийCerium 0,01-0,040.01-0.04 ЖелезоIron ОстальноеRest

Существенными отличиями предложенного чугуна является введение в его состав эффективных микролегирующих и модифицирующих компонентов - алюминия и церия и увеличение содержания карбидообразующего элемента - хрома, что существенно повышает прочность, износостойкость и предел коррозионной усталости.Significant differences of the proposed cast iron is the introduction into its composition of effective microalloying and modifying components - aluminum and cerium and an increase in the content of the carbide-forming element - chromium, which significantly increases the strength, wear resistance and corrosion fatigue limit.

Дополнительное введение алюминия в количестве 0,02-0,18 мас.% обусловлено существенным влиянием его на дисперсность и стабильность структуры, очистку расплавленного чугуна от примесей и газов, повышение механических, технологических и эксплуатационных свойств чугуна в отливках. При содержании алюминия до 0,02% не отмечается существенного влияния его на стабильность структуры, повышение прочности, трещиностойкости, предела усталости и износостойкости. При увеличении содержания алюминия более 0,18% снижается покаливаемость и начинает сказываться его графитизирующее влияние на структуру и свойства чугуна.The additional introduction of aluminum in an amount of 0.02-0.18 wt.% Due to its significant effect on the dispersion and stability of the structure, cleaning molten iron from impurities and gases, increasing the mechanical, technological and operational properties of cast iron in castings. When the aluminum content is up to 0.02%, there is no significant effect on the structural stability, increase in strength, crack resistance, fatigue and wear resistance. With an increase in aluminum content of more than 0.18%, hardenability decreases and its graphitizing effect on the structure and properties of cast iron begins to affect.

Церий - эффективный микролегирующий и модифицирующий элемент, который в количестве 0,01-0,04% оказывает сфероидизирующее влияние на структурные составляющие чугуна, повышает прочностные и эксплуатационные свойства. Его модифицирующее влияние на структуру и свойства чугуна начинает сказываться с концентрации 0,01%. При увеличении содержания церия более 0,04% снижаются его усвояемость, влияние на стабильность структуры, механические свойства и трещиностойкость.Cerium is an effective microalloying and modifying element, which in an amount of 0.01-0.04% exerts a spheroidizing effect on the structural components of cast iron, increases strength and performance properties. Its modifying effect on the structure and properties of cast iron begins to affect with a concentration of 0.01%. With an increase in the cerium content of more than 0.04%, its digestibility, effect on the stability of the structure, mechanical properties, and crack resistance decrease.

Содержание хрома 0,8-3,5% принято в пределах, обеспечивающих повышение прочности, прокаливаемости, износостойкости, предела коррозионной усталости и твердости при сохранении дисперсности и стабильности микроструктуры чугуна в отливках. При увеличении содержания хрома более 3,5% укрупняется структура чугуна в отливках и снижаются характеристики упруго-пластических свойств, повышается склонность к трещинообразованию. При концентрации хрома менее 0,8% его легирующий эффект недостаточен и характеристики механических свойств низкие.The chromium content of 0.8-3.5% is accepted in the range that provides increased strength, hardenability, wear resistance, the limit of corrosion fatigue and hardness while maintaining the dispersion and stability of the cast iron microstructure in castings. With an increase in chromium content of more than 3.5%, the structure of cast iron coarsens in castings and the characteristics of elastic-plastic properties decrease, and the tendency to crack formation increases. At a chromium concentration of less than 0.8%, its alloying effect is insufficient and the mechanical properties are low.

Опытные плавки чугунов производят в индукционных печах с использованием рафинированных чушковых чугунов, стального и чугунного лома, ферромарганца, феррохрома, никеля, ферротитана и других ферросплавов.Pilot cast iron smelts are produced in induction furnaces using refined pig iron, steel and cast iron scrap, ferromanganese, ferrochrome, nickel, ferrotitanium and other ferroalloys.

После рафинирования расплава при температуре 1460-1480°C производят легирование чугуна ферромарганцем, никелем, содержащим кобальт, феррованадием и ферротитаном в печи. Модифицирование чугуна проводят в барабанном раздаточном ковше прессованными экзотермическими таблетками на основе алюминия и кузнечной окалины с использованием измельченной смеси до фракции 1-5 мм из ферроцерия, никельмагниевой лигатуры и ферробора.After refining the melt at a temperature of 1460-1480 ° C, the iron is alloyed with ferromanganese, nickel containing cobalt, ferrovanadium and ferrotitanium in a furnace. Modification of cast iron is carried out in a drum dispensing bucket with pressed exothermic tablets based on aluminum and blacksmith scale using a ground mixture to a fraction of 1-5 mm from ferrocerium, nickel-magnesium alloy and ferroboron.

Для определения механических и технологических свойств отливали стандартные образцы, технологические пробы и мелющие шары диаметром от 60 до 100 мм.To determine the mechanical and technological properties, standard samples, technological samples, and grinding balls with a diameter of 60 to 100 mm were cast.

Ударную вязкость определяли на образцах 10×10×55 мм без надреза, а износостойкость - на стандартных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 23.208-79 с использованием в качестве абразивного материала электрокорунда зернистостью №16-17 по ГОСТ 3647-80 с относительным содержанием влаги 0,10-0,14%. Для определения трещиностойкости использовали звездообразную технологическую пробу диаметром 250 мм и высотой 140 мм. Определение твердости проводили в соответствии с ГОСТ 24805, а прочностных свойств - в соответствии с ГОСТ 27208. Глубину прокаливаемости определяли на отливках шаров для цементной промышленности диаметром 120 мм.Impact strength was determined on samples of 10 × 10 × 55 mm without a notch, and wear resistance - on standard samples in accordance with the requirements of GOST 23.208-79 using electrocorundum with a grain size of 16-17 according to GOST 3647-80 with a relative moisture content of 0 as abrasive material , 10-0.14%. To determine the crack resistance, a star-shaped process sample with a diameter of 250 mm and a height of 140 mm was used. The hardness was determined in accordance with GOST 24805, and the strength properties in accordance with GOST 27208. The hardenability depth was determined on castings of balls for the cement industry with a diameter of 120 mm.

В таблице 1 приведены химические составы износостойких чугунов опытных плавок.Table 1 shows the chemical compositions of wear-resistant cast irons of experimental swimming trunks.

В таблице 2 приведены механические и технологические свойства износостойких чугунов опытных плавок. Как видно из таблицы 2, предложенный износостойкий чугун обладает более высокими характеристиками прочности, предела усталости и износостойкости, чем известный чугун.Table 2 shows the mechanical and technological properties of wear-resistant cast irons of experimental melts. As can be seen from table 2, the proposed wear-resistant cast iron has higher characteristics of strength, fatigue and wear resistance than the known cast iron.

Таблица 1Table 1 Химические составы износостойких чугунов опытных плавокChemical compositions of wear-resistant cast irons of experimental swimming trunks КомпонентыComponents Содержание компонентов, мас.% (железо - остальное) в чугуне составаThe content of components, wt.% (Iron - the rest) in the cast iron composition 1 (Изв.)1 (Izv.) 22 33 4four 55 66 УглеродCarbon 2,82,8 2,12.1 2,32,3 2,72.7 3,23.2 3,43.4 КремнийSilicon 0,70.7 1,11,1 0,90.9 0,70.7 0,50.5 0,40.4 МарганецManganese 1,01,0 0,30.3 0,50.5 1,11,1 1,51,5 1,71.7 НикельNickel 0,30.3 0,050.05 0,10.1 0,30.3 0,50.5 0,60.6 ВанадийVanadium 0,70.7 0.150.15 0,30.3 0,80.8 1,11,1 1,31.3 ТитанTitanium 0,30.3 0,070,07 0,10.1 0,30.3 0,50.5 0,70.7 ХромChromium 0,20.2 0,210.21 0,60.6 2,82,8 3,53,5 3,73,7 КобальтCobalt 0,20.2 0,010.01 0,020.02 0,20.2 0,30.3 0,50.5 ФосфорPhosphorus 0,20.2 0,020.02 0,050.05 0,10.1 0,30.3 0,50.5 БорBoron 0,10.1 0,030,03 0,100.10 0,170.17 0,20.2 0,30.3 СераSulfur 0,010.01 0,0010.001 0,0020.002 0,010.01 0,020.02 0,030,03 МагнийMagnesium 0,010.01 0,0060.006 0,010.01 0,020.02 0,030,03 0,040.04 АлюминийAluminum -- 0,010.01 0,020.02 0,120.12 0,180.18 0,210.21 ЦерийCerium -- 0,0050.005 0,010.01 0,030,03 0,040.04 0,050.05

Таблица 2table 2 Механические и эксплуатационные свойства износостойких чугуновMechanical and operational properties of wear-resistant cast irons ПоказателиIndicators Свойства износостойких чугунов для составовProperties of wear-resistant cast irons for compositions 1 (Изв.)1 (Izv.) 22 33 4four 55 66 Временное сопротивление разрыву, МПаTemporary tear resistance, MPa 365365 371371 475475 560560 540540 420420 Твердость, НВHardness, HB 321321 329329 360360 347347 335335 324324 Ударная вязкость, Дж/см2 Impact strength, J / cm 2 2525 2121 3636 3333 3131 2828 Износостойкость, мг/м2·чWear resistance, mg / m 2 · h 3232 30thirty 2121 2424 2727 2929th Предел усталости, МПаFatigue limit, MPa 370370 366366 510510 565565 521521 435435 Склонность к трещинообразованию (общая длина трещин в пробе), ммTendency to crack formation (total length of cracks in the sample), mm 8,48.4 8,28.2 4,54,5 5,25.2 4,84.8 4,24.2 Прокаливаемость, ммHardenability, mm 5555 5252 5454 5757 6060 5353

Claims (1)

Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, ванадий, титан, хром, кобальт, фосфор, бор, серу, магний и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,3-3,2 Кремний 0,5-0,9 Марганец 0,5-1,5 Никель 0,1-0,5 Ванадий 0,3-1,1 Титан 0,1-0,5 Хром 0,8-3,5 Кобальт 0,02-0,3 Фосфор 0,05-0,3 Бор 0,10-0,2 Сера 0,002-0,02 Магний 0,01-0,03 Алюминий 0,02-0,18 Церий 0,01-0,04 Железо Остальное
Wear-resistant cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, phosphorus, boron, sulfur, magnesium and iron, characterized in that it additionally contains aluminum and cerium in the following ratio, wt.%:
Carbon 2,3-3,2 Silicon 0.5-0.9 Manganese 0.5-1.5 Nickel 0.1-0.5 Vanadium 0.3-1.1 Titanium 0.1-0.5 Chromium 0.8-3.5 Cobalt 0.02-0.3 Phosphorus 0.05-0.3 Boron 0.10-0.2 Sulfur 0.002-0.02 Magnesium 0.01-0.03 Aluminum 0.02-0.18 Cerium 0.01-0.04 Iron Rest
RU2011117224/02A 2011-04-28 2011-04-28 Wear resistant cast iron RU2452786C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117224/02A RU2452786C1 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Wear resistant cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117224/02A RU2452786C1 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Wear resistant cast iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2452786C1 true RU2452786C1 (en) 2012-06-10

Family

ID=46680020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011117224/02A RU2452786C1 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Wear resistant cast iron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2452786C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060662A (en) * 2012-12-26 2013-04-24 宁波市瑞通新材料科技有限公司 Preparation process of alloy cast iron grinding ball
RU2623846C1 (en) * 2016-10-31 2017-06-29 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2635034C1 (en) * 2017-02-06 2017-11-08 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2697134C1 (en) * 2018-12-10 2019-08-12 Закрытое акционерное общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ЗАО "КЗПВ") Cast iron and method for its production

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1475963A1 (en) * 1987-06-01 1989-04-30 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Cast iron
RU2326979C2 (en) * 2006-04-10 2008-06-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1475963A1 (en) * 1987-06-01 1989-04-30 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Cast iron
RU2326979C2 (en) * 2006-04-10 2008-06-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103060662A (en) * 2012-12-26 2013-04-24 宁波市瑞通新材料科技有限公司 Preparation process of alloy cast iron grinding ball
CN103060662B (en) * 2012-12-26 2016-01-06 宁波市瑞通新材料科技有限公司 A kind of preparation technology of cast alloy iron abrading-ball
RU2623846C1 (en) * 2016-10-31 2017-06-29 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2635034C1 (en) * 2017-02-06 2017-11-08 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2697134C1 (en) * 2018-12-10 2019-08-12 Закрытое акционерное общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ЗАО "КЗПВ") Cast iron and method for its production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419666C1 (en) Wear resistant iron
RU2452786C1 (en) Wear resistant cast iron
CN1924070A (en) Casting high boron abrasion-proof stainless steel containing high hardness boride and preparation method thereof
JP5490373B2 (en) High hardness shot material
RU2337996C1 (en) High-strength antifrictional cast iron
RU2465362C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2416660C1 (en) Wear resistant iron
RU2401316C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2365660C1 (en) Cast iron
RU2281982C1 (en) Cast iron
RU2513363C1 (en) High-strength antifriction iron
RU2533631C1 (en) Wear proof cast iron
RU2445389C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2448184C2 (en) Wear-resistant cast iron
RU2451099C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2401318C1 (en) Gray friction pig iron
RU2230817C1 (en) Cast iron
RU2615409C2 (en) High-strength antifriction cast iron
RU2409689C1 (en) Grey bearing cast iron
RU2442838C2 (en) Grey cast iron
RU2147045C1 (en) Mottled iron
RU2352675C1 (en) High-duty bearing cast iron
RU2451100C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2414523C2 (en) Structure low alloyed cast steel
RU2457256C2 (en) Modifying mixture

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130429